商用航空发动机转子部件的电子束焊接

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1、焊接工艺WELDINGPROCESS商用航空发动机转子部件的电子束焊接ElectronBeamWeldingofRotorComponentofCommercialAircraftEngine中航商用航空发动机有限责任公司王伦韩秀峰张露[摘要]现代商用航空发动机具有长寿命、高可靠表1商用航空发动机转子部件电子束焊接应用部位性等要求，这对电子束焊接头的设计、制造及检测均提发动机公司发动机型号应用部件出了更高的要求。介绍了航空发动机转子部件电子束1~8级中压压气机转子；焊接结构及接头设计形式、检测要求，指出了针对商用Trent600、70

2、0高压压气机转子航空发动机转子电子束焊需开展的研究工作。R.R高压压气机1~2级盘；RB211关键词:转子部件电子束焊商用航空发动机高压压气机后3级盘与后轴[ABSTRACT]Thetargetoflong-lifeandhighreli-P&WPW4000风扇盘；2~8级高压压气机转子；压气机后3级盘和后轴abilityofadvancedcommercialaircraftengineputthede-sign,manufactureandinspectionofelectronbeamwelding增压级鼓筒选材主要为钛合金，一

3、般采用整体锻(EBW)jointofrotorcomponentsofcommercialaircraft件，但大型商用航空发动机增压级鼓筒由于尺寸较大enginetohigherrequirement.Designformsandinspec-（最大外径超过1000mm，高度超过450mm），整体锻造tionrequirementsofEBWjointareintroduced.Demandof难度大，锻件的组织和性能难以保证。若采用分级锻造researchonelectronbeamweldingofrotorcomponento

4、f再通过电子束焊连接成组件的工艺，不仅可降低工艺难commercialaircraftengineisindicated.度，还有利于保证该组件的性能，同时也大大降低了制Keywords:RotorcomponentElectronbeam造成本。PW4000增压级鼓筒即采用了分段锻造，再通weldingCommercialaircraftengine过3条电子束焊缝连接成整体结构的制造方法。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.11.102中压压气机、高压压气机转子组件选材一般为钛合金和IN718合金，

5、这两种合金的可焊性好，采用电子束采用焊接结构替代螺栓连接可以减轻航空发动机焊接可实现高可靠的连接。图1为中压/高压压气机[1]重量，同时还可提高转子组件的刚性与强度。电子束转子电子束焊组件示意图，采用电子束焊工艺进行中压焊由于焊接精度高、焊接接头无氧化、焊缝质量好等特/高压压气机盘之间的焊接时，焊接位置可分为以下4[2]点，被广泛应用于航空发动机转子部件的焊接。商用种：（1）两级盘均不带篦齿，篦齿环单独锻造，最后在篦航空发动机转子部件受载条件复杂苛刻，且具有长寿齿环与前后两级盘之间分别进行焊接（图2（a））；（2）命、高可靠性的要求，

6、对焊接部位的质量要求较高。本前后两级盘均带篦齿，在两级盘的篦齿中间进行焊接文介绍了商用航空发动机转子部件电子束焊的主要应（图2（b））；（3）前一级盘不带篦齿，后一级盘带篦齿，用部位、接头设计形式及焊后检验方法。在篦齿之前进行焊接（图2（c））;（4）前一级盘带篦齿，1转子部件电子束焊接应用部位如表1所示，R.R.公司主要将电子束焊应用于中压压气机、高压压气机转子组件（包括高压压气机末级盘与后鼓筒轴）的焊接。P&W公司除了将电子束焊接应用于PW4000的增压级鼓筒、高压压气机2~8级转子组件、9~11级转子组件之外，对低压涡轮2级盘与

7、4级盘图1中压/高压压气机转子电子束焊组件示意图也采用了涡轮盘与篦齿环分体锻造，再采用电子束焊连Fig.1Schematicofelectronbeamwelding(EBW)rotor接成整体结构的工艺。componentsofintermediatepressurecompressor(IPC)/high1.1压气机转子部件电子束焊pressurecompressor(HPC)102航空制造技术·2015年第11期焊接工艺WELDINGPROCESS末合金，因此高压涡轮盘与前轴之间的焊接主要采用惯性摩擦焊，较少采用电子束焊工艺。大

8、型商用航空发动机低压涡轮盘直径较大，若采用（a）在篦齿环与两级盘之间（b）在篦齿中间低压涡轮盘与篦齿环整体锻造，锻件尺寸大、工艺难度较大且成本较高。若采用篦齿环与低压涡轮盘分体锻造，再采用电子束焊连接的方式，可大大降低工